Фундаментальная радиохимия

Счетная характеристика тем лучше, чем больше плато по протяженности и чем меньше его наклон. Длина плато и его наклон зависят от того, в каком режиме – пропорциональном или гейгеровском – работает счетчик, и от его конструктивных особенностей. У лучших счетчиков наклон плато практически отсутствует, а протяженность плато достигает 400–500 В. Счетчик считается пригодным для работы, если наклон плато счетной характеристики и его протяженность не выходят за пределы, указанные в паспорте счетчика.

Рабочее напряжение U_p, при котором ведут измерение на счетчике, рекомендуется выбирать в середине плато или в первой трети плато, при условии стабильного напряжения на электродах счетчика и постоянно (не реже 1 раза в 2–3 дня) контролировать положение рабочего напряжения на плато счетной характеристики.

По своему внешнему виду кривая, приведенная на рис. 17, напоминает график зависимости амплитуды импульса или тока от напряжения (см. рис. 1.14 и 1.16). Это сходство иногда приводит к путанице. Следует иметь в виду, что сходство между кривыми чисто формальное. Если на рис. 16 речь идет об изменении амплитуды импульса, вызванного прохождением через детектор одной ядерной частицы, то на рис. 17 о числе регистрируемых в единицу времени импульсов, причем соответствующие им амплитуды могут быть как равны, так и различны.

2.4. Устройство регистрирующей аппаратуры со сцинтилляционными детекторами

В основе работы сцинтилляционного детектора лежит способность некоторых материалов – сцинтилляторов – преобразовывать энергию ядерных излучений в фотоны – кванты видимого или ультрафиолетового светового излучения. Отдельная вспышка света, вызванная прохождением через сцинтиллятор ядерной частицы или -кванта, Получила название сцинтилляции.

В сцинтилляционных детекторах для подсчета сцинтилляций используют фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Использование ФЭУ дает возможность провести регистрацию отдельных световых импульсов, вызванных прохождением через сцинтиллятор – и -частицы или -кванта, в результате чего сцинтилляционные детекторы можно использовать в регистрирующих системах дифференциального типа. Детектор излучения в этом случае называют сцинтилляционным счетчиком. Блок-схема регистрирующего прибора со сцинтилляционным счетчиком дана на рис. 1.18.

Рис. 1.18. Блок-схема регистрирующего прибора со сцинтилляционным счетчиком. d₁…..d_i-диноды, R_a– анодная нагрузка, R₁….R_i-сопротивление делителя напряжения.

Кванты света (фотоны), возникающие в материале сцинтиллятора 1, попадают на фотокатод ФЭУ 4. Для увеличения доли света, передаваемой от мест возникновения фотонов в сцинтилляторе к фотокатоду, сцинтиллятор окружают отражателем 2, изготовленным, например, из -оксида алюминия. Для передачи фотонов от сцинтиллятора на фотокатод в ряде случаев используют светопровод 3, выполненный например, из плексигласа. Наличие светопровода обеспечивает более равномерное распределение фотонов по всей площади фотокатода, что, улучшает стабильность работы детектора. Роль фотокатода 4 выполняет полупрозрачный слой фоточувствительного вещества, нанесенный с внутренней стороны на торец стеклянного баллона ФЭУ. Внутри баллона поддерживается высокий вакуум. Фотокатод должен быть хорошим эмиттером электронов. Таким свойством обладает сурьмянистый цезий Cs₃Sb, его и используют обычно в качестве фоточувствительного вещества.

Внутри ФЭУ между фотокатодом и анодом 5 расположены диноды d₁, d₂, d_i, …, также покрытые слоем вещества с малой работой выхода электронов. Фотокатод, как правило, несет отрицательный потенциал относительно земли. Диноды и анод имеют положительные потенциалы относительно фотокатода, причем потенциал каждого последующего динода в направлении от фотокатода к аноду более положителен, чем потенциал предыдущего. Система динодов обеспечивает первичное усиление электрического импульса, который образуется в ФЭУ под действием вспышки света, возникающего в сцинтилляторе. Дальнейшее усиление импульса происходит в усилителе 6. Блок-схема регистрирующего прибора со сцинтилляционным счетчиком может включать дискриминатор 7. Дискриминатор пропускает те электрические импульсы, амплитуда которых соответствует порогу дискриминации, т. е. больше (или меньше) определенного напряжения, установленного на этом приборе. Порог дискриминации можно варьировать при помощи соответствующего переключателя. Прошедшие через дискриминатор импульсы попадают на электронный блок регистрации 8. Источником высоковольтного постоянного напряжения, необходимого для работы ФЭУ, служит блок питания 9.